基于PS-DInSAR技术深圳地表形变监测研究

【摘要】：地面沉降是在自然因素和人为因素共同作用下,形成的地表垂直向形变现象,严重时会成为一种地质灾害。我国已有90多个城市和地区发生不同程度的地面沉降,已经造成上千亿元的经济损失,地面沉降已经成为制约区域环境、社会经济可持续发展的主要地质灾害之一。 近几年发展起来的永久散射体差分干涉测量技术(Permanen Scatterers DInSAR, PS-DInSAR)是监测长时间地表形变的微波遥感新技术,它利用长时间序列SAR影像上保持相位稳定的永久散射体点分析时间序列上相位变化,提取地表形变信息。与常规地面沉降监测技术(精密水准测量、GPS测量等)相比,具有大面积、低成本、快速、准确等优势,同时既有合成孔径雷达测量技术所具有的全天时、全天候、大范围、高精度监测地表形变的的特点,又能有效克服常规DInSAR技术在监测长时间地表形变中空间去相关、时间去相关以及大气延迟的影响等问题。 因此,本论文以深圳地区为研究对象,采用永久散射体差分干涉测量技术,利用覆盖深圳地区的20景ENVISAT ASAR数据进行永久散射体差分干涉处理,利用StaMPS算法提取永久散射体点(PS点),通过在时间序列PS点上求解出干涉相位中各组份的分量,最终获得深圳地区地面沉降监测信息,结果显示在卫星视线方向(LOS)形变速率为-9.3mm/a～7.5mm/a,表明深圳地区的地面沉降防治刻不容缓。并在利用PS-DInSAR技术获取深圳地面沉降信息的基础上,分析了深圳地区主要形变区域,分析表明深圳沿海区域都有不同程度的地面沉降,其中以宝安区地面沉降最为严重,最后结合深圳市发展状况初步分析了造成深圳地表形变的原因,主要包括填海造地,地铁修建,城市地面建设和地下水开采等原因,其中大面积填海工程是造成宝安区地面沉降的主要原因,城市地面建设、地铁建设等大规模市政建设开采地下水,是造成城市内部及地铁沿线地面沉降的主要原因。本研究结果对深圳地区地面沉降灾害的防治与减缓有一定的理论和实际意义。最后对研究工作进行了总结,并指出了研究过程中存在的不足,同时对未来的工作进行了展望,提出下一阶段研究内容和工作重点。